我國第四代先進(jìn)核能技術(shù)研發(fā)取得關(guān)鍵節(jié)點進(jìn)展。澎湃新聞從生態(tài)環(huán)境部官網(wǎng)獲悉，位于甘肅省武威市的2MWt液態(tài)燃料釷基熔鹽實驗堆近日已獲得由國家核安全局頒發(fā)的運行許可證。
業(yè)內(nèi)人士向澎湃新聞表示，根據(jù)現(xiàn)行核安全法規(guī)，獲取運行許可證后，上述實驗堆即可進(jìn)行首次裝料，由此進(jìn)入“帶核運行”狀態(tài)。但在裝料后，核工程還必須經(jīng)歷一系列調(diào)試和試運行過程，正式運行仍需時日。
據(jù)澎湃新聞了解，中國的釷基熔鹽堆研究進(jìn)展近年來處于國際前列。有別于目前全球新建核電項目普遍采用的第三代核電技術(shù)，釷基熔鹽堆核能系統(tǒng)(Thorium Molten Salt Reactor Nuclear Energy System，TMSR)，是6種第四代先進(jìn)核能系統(tǒng)的候選堆型之一，由于其固有安全性高、核廢料少、防擴(kuò)散性能和經(jīng)濟(jì)性更好等特點，近年來成為國際先進(jìn)核能研發(fā)的熱點。上述釷基熔鹽實驗堆是國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項目，由中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所自主設(shè)計并營運。
火電站燒的是煤，常規(guī)核電站“燒”的是鈾，顧名思義，釷基熔鹽堆是以釷為燃料的新型核能系統(tǒng)。釷基熔鹽堆技術(shù)屬于熱中子增殖堆，能將釷轉(zhuǎn)化為可裂變的鈾-233。我國“富釷貧鈾”，實現(xiàn)釷基燃料的高效利用，對我國能源可持續(xù)發(fā)展的意義不言而喻。
釷基熔鹽堆具有多重技術(shù)優(yōu)勢，使用高溫熔鹽作為冷卻劑，具有高溫、低壓、高化學(xué)穩(wěn)定性、高熱容等熱物特性;無需使用沉重而昂貴的壓力容器，適合建成緊湊、輕量化和低成本的小型模塊化反應(yīng)堆;熔鹽堆采用無水冷卻技術(shù)，只需少量的水即可運行，可在干旱地區(qū)實現(xiàn)高效發(fā)電;熔鹽堆輸出溫度可達(dá)七百攝氏度以上，既可用于發(fā)電，也可用于工業(yè)熱應(yīng)用、高溫制氫以及氫吸收二氧化碳制甲醇等，實現(xiàn)核能綜合利用。
基于TMSR的核能綜合利用前景
歷史上，熔鹽堆研發(fā)始于20世紀(jì)40年代末的美國，橡樹嶺國家實驗室于1965年建成液態(tài)燃料熔鹽實驗堆，這是迄今世界上唯一建成并運行的液態(tài)燃料反應(yīng)堆，也是唯一成功實現(xiàn)釷基核燃料(鈾-233) 運行的反應(yīng)堆。但由于彼時“冷戰(zhàn)”的考慮，側(cè)重于民用的熔鹽堆計劃下馬，美國熔鹽堆研發(fā)中止。20世紀(jì)70年代初，中國也曾選擇釷基熔鹽堆作為發(fā)展民用核能的起點，但限于當(dāng)時的科技、工業(yè)和經(jīng)濟(jì)水平，后轉(zhuǎn)為壓水堆，也就是秦山一期工程。
2011年，中國科學(xué)院圍繞國家能源安全與可持續(xù)發(fā)展需求，部署啟動了首批中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(A類)“未來先進(jìn)核裂變能——釷基熔鹽堆核能系統(tǒng)(TMSR)”，計劃用20年左右的時間，在國際上首先實現(xiàn)釷基熔鹽堆的應(yīng)用，同時建立釷基熔鹽堆產(chǎn)業(yè)鏈和相應(yīng)的科技隊伍。2017年4月，甘肅省武威市與中國科學(xué)院簽訂了在該市民勤縣建設(shè)釷基熔鹽堆核能系統(tǒng)項目的戰(zhàn)略合作框架協(xié)議，該項目分兩期建設(shè)，總投資220億元。2018年9月，該項目開工建設(shè)，2021年，主體工程完工。
在第四代核能系統(tǒng)國際論壇(GIF)框架下，共有6種技術(shù)路線入選最具前景的第四代核能系統(tǒng)選型，分別是鈉冷快堆(SFR)、鉛冷快堆(LFR)、氣冷快堆(GFR)、超高溫氣冷堆(VHTR)、超臨界水堆(SCWR)和熔鹽堆(MSR)。這些技術(shù)的設(shè)計均符合“可持續(xù)性、經(jīng)濟(jì)性、安全與可靠性、廢物最小化、防擴(kuò)散和實體保護(hù)”的目標(biāo)。
在國內(nèi)，位于山東石島灣的華能高溫氣冷堆核電站示范工程項目，是全球首座具有第四代核電技術(shù)主要特征的球床模塊式高溫氣冷堆核電站。該項目于2021年底實現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電，并在2022年首次實現(xiàn)雙堆初始滿功率運行。
中國是世界上第8個擁有快堆技術(shù)的國家。2011年7月，中核集團(tuán)自主設(shè)計、建造的中國實驗快堆成功并網(wǎng)發(fā)電，2012年5月被國家科技部驗收。2017年12月29日，中核集團(tuán)在福建省霞浦縣宣布示范快堆工程土建開工。示范快堆工程采用單機(jī)容量60萬千瓦的快中子反應(yīng)堆，計劃于2023年建成投產(chǎn)。
